JPH01257387A - 色素レーザ装置 - Google Patents
色素レーザ装置Info
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- JPH01257387A JPH01257387A JP8400688A JP8400688A JPH01257387A JP H01257387 A JPH01257387 A JP H01257387A JP 8400688 A JP8400688 A JP 8400688A JP 8400688 A JP8400688 A JP 8400688A JP H01257387 A JPH01257387 A JP H01257387A
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 6
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- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/022—Constructional details of liquid lasers
Landscapes
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は色素レーザ装置に関し、特に増幅器を備えた装
置に関する。
置に関する。
（従来の技術）
一般にレーザでは、レーザ発振器から放出されたレーザ
光をレーザ媒質内に導入し、これを他の励起用レーザ光
で励起して増幅する増幅器を一段または多段に設けてレ
ーザ出力を高めることが行われている。同位体分離装置
に用いられる色素レーザ装置においても、他のレーザの
場合と同様に増幅器を一段以上設けて色素レーザ光の増
幅が計られている。増幅器へは色素レーザ発振器から放
出されたレーザ光をコリメートレンズで平行光にしてか
ら集光レンズで増幅器に集光していた。
光をレーザ媒質内に導入し、これを他の励起用レーザ光
で励起して増幅する増幅器を一段または多段に設けてレ
ーザ出力を高めることが行われている。同位体分離装置
に用いられる色素レーザ装置においても、他のレーザの
場合と同様に増幅器を一段以上設けて色素レーザ光の増
幅が計られている。増幅器へは色素レーザ発振器から放
出されたレーザ光をコリメートレンズで平行光にしてか
ら集光レンズで増幅器に集光していた。
増幅する場合、レーザ光の光束は当然、円形モードが望
ましい。この円形モードのレーザ光を放出する色素レー
ザ発振器もあるが、上記同位体分離に必要な十分狭いス
ペクトル幅を得るには、へ二／シュ型等の色素レーザ発
振器が必要であった、このヘンシュ型の色素レーザ発振
器は一般的に第５図に示す構成となっている。すなわち
、出力ミラー（１）とグレーティング（２）とで構成さ
れる光用振器中に色素セル（３）、プリズムビーム拡大
器〈４）、エタロン（５）が出力ミラー（１）から順次
膜けられ、紙面垂直方向から色素セル（３）に対して励
起用レーザ光（図示せず）が入射する構成になっている
。上記の構成で、プリズムビーム拡大器（４）は、波長
の狭帯域化を効率的に行うために、図中矢印Ｘ方向につ
いてはビームを拡大するが、紙面垂直方向についてはビ
ームの拡大縮小は行わない。このため、光共振器中のモ
ードは円形にならず、出力ミラー（１）から出射する色
素レーザ光（６）も長軸成分と短軸成分とを有した楕円
形のモードとなる。このような楕円形のモードの場合、
長軸方向の広がり角は短軸方向の逸れに比べて数倍程度
大きい。
ましい。この円形モードのレーザ光を放出する色素レー
ザ発振器もあるが、上記同位体分離に必要な十分狭いス
ペクトル幅を得るには、へ二／シュ型等の色素レーザ発
振器が必要であった、このヘンシュ型の色素レーザ発振
器は一般的に第５図に示す構成となっている。すなわち
、出力ミラー（１）とグレーティング（２）とで構成さ
れる光用振器中に色素セル（３）、プリズムビーム拡大
器〈４）、エタロン（５）が出力ミラー（１）から順次
膜けられ、紙面垂直方向から色素セル（３）に対して励
起用レーザ光（図示せず）が入射する構成になっている
。上記の構成で、プリズムビーム拡大器（４）は、波長
の狭帯域化を効率的に行うために、図中矢印Ｘ方向につ
いてはビームを拡大するが、紙面垂直方向についてはビ
ームの拡大縮小は行わない。このため、光共振器中のモ
ードは円形にならず、出力ミラー（１）から出射する色
素レーザ光（６）も長軸成分と短軸成分とを有した楕円
形のモードとなる。このような楕円形のモードの場合、
長軸方向の広がり角は短軸方向の逸れに比べて数倍程度
大きい。
（発明が解決すべき課題）
ところで、効率的な増幅を行うには、励起用レーザ光の
レーザ媒質（色素）に対する励起ボリュウムと、レーザ
媒質内に入射する被増幅色素レーザ光との幾何学的な重
畳面積の割合いが重要である。上記のように広がり角が
異なると、長袖方向と短軸方向とで重畳状態が異なって
くる。すなわち、第６図において、色素溶液が矢印（Ａ
）方向に流れる色素セル（３）に対して、集光レンズ（
７）で集光された被増幅用の色素レーザ光（６）は色素
セル（３）を通過して矢印（Ｂ）に向かって進み、励起
用レーザ光（８）は矢印（Ｂ）の光路に直交して色素セ
ル（１）に入射する構成で、たとえば、短軸方向（Ｃ）
が上記両レーザ光の光路に平行で、これに直交する長軸
方向（Ｄ）とすると、例えば、短軸方向（Ｃ）で励起ボ
リュウム（９）の上記重畳状態を第７図（ａ）に示すよ
うに最適にしたとしても、長軸方向（Ｄ）では同図（ｂ
）に示すように、重畳状態は悪くなる。さらに、広がり
角が異なるために、長い伝播距離が取れない問題があっ
た。
レーザ媒質（色素）に対する励起ボリュウムと、レーザ
媒質内に入射する被増幅色素レーザ光との幾何学的な重
畳面積の割合いが重要である。上記のように広がり角が
異なると、長袖方向と短軸方向とで重畳状態が異なって
くる。すなわち、第６図において、色素溶液が矢印（Ａ
）方向に流れる色素セル（３）に対して、集光レンズ（
７）で集光された被増幅用の色素レーザ光（６）は色素
セル（３）を通過して矢印（Ｂ）に向かって進み、励起
用レーザ光（８）は矢印（Ｂ）の光路に直交して色素セ
ル（１）に入射する構成で、たとえば、短軸方向（Ｃ）
が上記両レーザ光の光路に平行で、これに直交する長軸
方向（Ｄ）とすると、例えば、短軸方向（Ｃ）で励起ボ
リュウム（９）の上記重畳状態を第７図（ａ）に示すよ
うに最適にしたとしても、長軸方向（Ｄ）では同図（ｂ
）に示すように、重畳状態は悪くなる。さらに、広がり
角が異なるために、長い伝播距離が取れない問題があっ
た。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、増幅
効率が向上し、また、長距離の伝播を可能にした色素レ
ーザ装置を提供すること目的とする。
効率が向上し、また、長距離の伝播を可能にした色素レ
ーザ装置を提供すること目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段と作用）
色素レーザ発振器と、この色素レーザ発振器から放出さ
れ長軸方向と短軸方向をもつ光束になるレーザ光を平行
光にするコリメータレンズと、上記平行光を入光して上
記長軸方向と短軸方向とをほぼ同径に整形する光学系と
、上記整形されたレーザ光を増幅器に集光する集光レン
ズとを備えた構成としたもので、レーザ光の光束断面方
向の違いによる広がり角の差を小さくして、増幅器にお
ける重畳状態を良好にする。
れ長軸方向と短軸方向をもつ光束になるレーザ光を平行
光にするコリメータレンズと、上記平行光を入光して上
記長軸方向と短軸方向とをほぼ同径に整形する光学系と
、上記整形されたレーザ光を増幅器に集光する集光レン
ズとを備えた構成としたもので、レーザ光の光束断面方
向の違いによる広がり角の差を小さくして、増幅器にお
ける重畳状態を良好にする。
（実施例）
以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。
なお、この説明の前に本発明が適用し゛た光学系につい
て以下に説明する。すなわち、ダイオードレーザ技術の
分野では、放出されるビームの断面が楕円形となってし
まうビーム形状を円形に整形するために、第３図に示す
光学システムが知られている。このシステムはレーザダ
イオード（１０）から放出されたレーザ光を平行光にす
るコリメータレンズ（１１）と、平行光にされた光束の
短軸側を拡大すプリズムベア（１２）とを主要素とした
もので、この光学システムによってレーザ光をほぼ円形
にし、広がり角の差を無くするようにしたものである。
て以下に説明する。すなわち、ダイオードレーザ技術の
分野では、放出されるビームの断面が楕円形となってし
まうビーム形状を円形に整形するために、第３図に示す
光学システムが知られている。このシステムはレーザダ
イオード（１０）から放出されたレーザ光を平行光にす
るコリメータレンズ（１１）と、平行光にされた光束の
短軸側を拡大すプリズムベア（１２）とを主要素とした
もので、この光学システムによってレーザ光をほぼ円形
にし、広がり角の差を無くするようにしたものである。
第１図は上記の光学システムを適用した本発明の一実施
例、（２０）は色素レーザ発振器、（２１）はこの色素
レーザ発振器から放出された色素レーザ光（２２）を平
行光にするコリメートレンズ、（２３）、（２４）は上
記平行光にされた色素レーザ光の縦横比を整形するプリ
ズム、（２５）はこれらプリズムを通過した色素レーザ
光を増幅するための増幅器（２６）に集光して入射させ
る集光レンズである。ここで、上記放出直後の色素レー
ザ光（２２）の長軸方向く２７）の広がり角と、紙面垂
直の短軸方向のそれとの比が２．７：ｌの場合では、プ
リズム（２３）、（２４）で長軸方向（２７）のビーム
径が１／２．７に縮小される。このような縮小のために
、プリズム（２３）、（２４）を１．４８の屈折率をも
つＢＫ−７で作り、互いに相似の形状になっている例で
説明する。２個のブリスムで１７２．７倍にするのであ
るから、１個当り９− ｌ／１．６４倍すればよい。
例、（２０）は色素レーザ発振器、（２１）はこの色素
レーザ発振器から放出された色素レーザ光（２２）を平
行光にするコリメートレンズ、（２３）、（２４）は上
記平行光にされた色素レーザ光の縦横比を整形するプリ
ズム、（２５）はこれらプリズムを通過した色素レーザ
光を増幅するための増幅器（２６）に集光して入射させ
る集光レンズである。ここで、上記放出直後の色素レー
ザ光（２２）の長軸方向く２７）の広がり角と、紙面垂
直の短軸方向のそれとの比が２．７：ｌの場合では、プ
リズム（２３）、（２４）で長軸方向（２７）のビーム
径が１／２．７に縮小される。このような縮小のために
、プリズム（２３）、（２４）を１．４８の屈折率をも
つＢＫ−７で作り、互いに相似の形状になっている例で
説明する。２個のブリスムで１７２．７倍にするのであ
るから、１個当り９− ｌ／１．６４倍すればよい。
まず、ビームを１．８４倍するプリズムを設計する。
プリズムの倍率はビーム径（ｄｌ ）の入射ビーム（Ｌ
ｌ）とビーム径（ｄ３）の出射ビーム（Ｌ３）との各々
のビーム径の比であり、拡大率をＭとすると、Ｍ■ｄｉ
／ｄｉ ・・・（１） で定義される。ここで、第２図において、入射ビーム（
Ｌｌ）のプリズムに対する入射角を（θ１）、プリズム
内におけるビーム径を（ｄ２）、同プリズム内における
ビームの入射角および出射角の基準垂線に対する角度を
それぞれ（θ２）、（θ３）、出射角を（θ４）とする
。また、ビーム（Ｌｌ）のプリズムに対する投影最大炎
を （１１）、同ビーム（Ｌ３）のそれを （１２）と
すると、 ｄｉ ＝１！１ ｃｏｓθ１−−−（２）ｄ２ ＝１２
ｃｏｓθ２−１２ｃｏｓθ３−−（３）ｄ３−１２
ｃｏｓθ４−−−（４） であるから、１１．ｊ！ ２．ｄ ２を消去すると、ｄ
３−ｃｏｓθ２ ｃｏｓθ４ｄｌ／Ｃｏｓθ４ｃｏｓ
θ ３ 番 ・ ψ （５）したがって、 Ｍ −ｄ３／ｄｉ −ｃ ｏ ｓθ２ ｃｏｓθ４／ｃ
ｏ ｓθｌ ｃｏｓθ３ 拳・・（６） 正反射を避けるために、出射角θ４を４°とすると、ス
ネルの法則より、 ｓｉｎθ１−ｎｓｉｎθ２・Φ・（７）ｓｉｎ θ４
−ｎｓｉｎ θ３−−−（８）（ｎは屈折率） また、幾何学的にプリズムの頂角αは α −θ ２ ＋ ０３ ・ 拳 ・ （９）
上記式（８）より、θ４−４°なので、θ３−２．７３
８°これから（６）式より Ｍ −０，９９８７Ｘ ｃ ｏ ｓθ４／ｃ ｏ ｓθ
３−１．６４・・・（１０） 式（８）とく１０）を連立して解くと、θ１− ６０．
７８°、θ２− ３６．７１°となる。この場合、頂角
（α）は（９）式より、３９．４５°となる。このプリ
ズムに逆方向からビームを入れると、ｌ／１．６４倍の
ビーム径の縮小となる。以上から、頂角３９．４５°の
相似のプリズム２個を両方とも入射角 ４°にして設け
ればビーム径を１７２．７倍にすることができる。
ｌ）とビーム径（ｄ３）の出射ビーム（Ｌ３）との各々
のビーム径の比であり、拡大率をＭとすると、Ｍ■ｄｉ
／ｄｉ ・・・（１） で定義される。ここで、第２図において、入射ビーム（
Ｌｌ）のプリズムに対する入射角を（θ１）、プリズム
内におけるビーム径を（ｄ２）、同プリズム内における
ビームの入射角および出射角の基準垂線に対する角度を
それぞれ（θ２）、（θ３）、出射角を（θ４）とする
。また、ビーム（Ｌｌ）のプリズムに対する投影最大炎
を （１１）、同ビーム（Ｌ３）のそれを （１２）と
すると、 ｄｉ ＝１！１ ｃｏｓθ１−−−（２）ｄ２ ＝１２
ｃｏｓθ２−１２ｃｏｓθ３−−（３）ｄ３−１２
ｃｏｓθ４−−−（４） であるから、１１．ｊ！ ２．ｄ ２を消去すると、ｄ
３−ｃｏｓθ２ ｃｏｓθ４ｄｌ／Ｃｏｓθ４ｃｏｓ
θ ３ 番 ・ ψ （５）したがって、 Ｍ −ｄ３／ｄｉ −ｃ ｏ ｓθ２ ｃｏｓθ４／ｃ
ｏ ｓθｌ ｃｏｓθ３ 拳・・（６） 正反射を避けるために、出射角θ４を４°とすると、ス
ネルの法則より、 ｓｉｎθ１−ｎｓｉｎθ２・Φ・（７）ｓｉｎ θ４
−ｎｓｉｎ θ３−−−（８）（ｎは屈折率） また、幾何学的にプリズムの頂角αは α −θ ２ ＋ ０３ ・ 拳 ・ （９）
上記式（８）より、θ４−４°なので、θ３−２．７３
８°これから（６）式より Ｍ −０，９９８７Ｘ ｃ ｏ ｓθ４／ｃ ｏ ｓθ
３−１．６４・・・（１０） 式（８）とく１０）を連立して解くと、θ１− ６０．
７８°、θ２− ３６．７１°となる。この場合、頂角
（α）は（９）式より、３９．４５°となる。このプリ
ズムに逆方向からビームを入れると、ｌ／１．６４倍の
ビーム径の縮小となる。以上から、頂角３９．４５°の
相似のプリズム２個を両方とも入射角 ４°にして設け
ればビーム径を１７２．７倍にすることができる。
なお、一対のプリズムを設ける代わりに、−軸性の集光
特性を示すシリンドカルレンズを使用する場合も考えら
れる。すなわち、上記と同様、ビーム径比が１／２．７
の場合では、焦点距離（ｆ）が２７０ａ＋ｍ 、 １０
０ｏ＋ａ＋の２種類のシリンドカルレンズを所定距離離
して同軸に設定することで達成できる。
特性を示すシリンドカルレンズを使用する場合も考えら
れる。すなわち、上記と同様、ビーム径比が１／２．７
の場合では、焦点距離（ｆ）が２７０ａ＋ｍ 、 １０
０ｏ＋ａ＋の２種類のシリンドカルレンズを所定距離離
して同軸に設定することで達成できる。
［発明の効果コ
以上のようにビーム光束における長軸方向と短軸方向と
のビーム広がり角の差を小さくした結果、第４図（ａ）
、（ｂ）に示すように長軸方向（Ｄ）と短軸方向とに
おける重畳状態がほぼ同じようになり、増幅効率を向上
することができた。また、広がり角の差が微小となった
ことから、長距離の伝播も可能になった。
のビーム広がり角の差を小さくした結果、第４図（ａ）
、（ｂ）に示すように長軸方向（Ｄ）と短軸方向とに
おける重畳状態がほぼ同じようになり、増幅効率を向上
することができた。また、広がり角の差が微小となった
ことから、長距離の伝播も可能になった。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はプリ
ズムにおけるビームの拡縮計算例を示す側面図、第３図
は本発明の詳細な説明するための光学システムの構成図
、第４図は上記実施例による色素セルにおける重畳状態
を示す模式図、第５図は従来のヘンシュ型の色素レーザ
発振器を示す構成図、第６図は色素セルにおける励起用
レーザ光と被増幅色素レーザ光の方向を示す矢視図、第
７図は従来例による色素セルにおける重畳状態を示す模
式図である。 （２０）・・・色素レーザ発振器 （２２）・・・色素レーザ光 （２３）、（２４）・・・プリズム（光学系）（２６）
・・・増幅器
ズムにおけるビームの拡縮計算例を示す側面図、第３図
は本発明の詳細な説明するための光学システムの構成図
、第４図は上記実施例による色素セルにおける重畳状態
を示す模式図、第５図は従来のヘンシュ型の色素レーザ
発振器を示す構成図、第６図は色素セルにおける励起用
レーザ光と被増幅色素レーザ光の方向を示す矢視図、第
７図は従来例による色素セルにおける重畳状態を示す模
式図である。 （２０）・・・色素レーザ発振器 （２２）・・・色素レーザ光 （２３）、（２４）・・・プリズム（光学系）（２６）
・・・増幅器
Claims (1)
- 色素レーザ発振器と、この色素レーザ発振器から放出さ
れ長軸方向と短軸方向をもつ光束になるレーザ光を平行
光にするコリメータレンズと、上記平行光を入光して上
記長軸方向と短軸方向とをほぼ同径に整形する光学系と
、上記整形されたレーザ光を増幅器に集光する集光レン
ズとを備えたことを特徴とする色素レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8400688A JPH01257387A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 色素レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8400688A JPH01257387A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 色素レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257387A true JPH01257387A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13818520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8400688A Pending JPH01257387A (ja) | 1988-04-07 | 1988-04-07 | 色素レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257387A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52126192A (en) * | 1976-04-12 | 1977-10-22 | Molectron Corp | Dye laser |
| JPS61240220A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レ−ザの光ビ−ム整形方法 |
-
1988
- 1988-04-07 JP JP8400688A patent/JPH01257387A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52126192A (en) * | 1976-04-12 | 1977-10-22 | Molectron Corp | Dye laser |
| JPS61240220A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レ−ザの光ビ−ム整形方法 |
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